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Kontakt

Institut für Fahrzeugantriebe und Automobiltechnik
Technische Universität Wien 
Getreidemarkt 9
1060 Wien, Austria
Tel.: +43 1 58801 31500
Mail: info[at]ifa.tuwien.ac.at

Öffnungszeiten Sekretariat:
Mo-Fr: 8-16 Uhr

SCR-Systeme

Stickoxid-Reduktion mit der Selektiven Katalytischen Reduktion


Zur Einhaltung zukünftiger internationaler Abgasnormen ist eine weitere signifikante Senkung der Stickoxid-Emissionen von dieselmotorisch angetriebenen Fahrzeugen unumgänglich. Ein vielversprechender  Ansatz für mittelgroße und große PKW, sowie LKW stellt die sogenannte SCR-Technologie (Selektive katalytische Reduktion) dar.


Das System basiert auf der Einspritzung einer unter dem MarkennamenAdBlue® vertriebenen Harnstoff-Wasser-Lösung in die Abgasanlage. Aus dem feinen AdBlue®-Spray wird durch Verdampfung im heißen Abgas Ammoniak gewonnen. Dieses wird dann in einem speziellen SCR-Katalysator zur chemischen Reduktion der schädlichen Stickoxide genutzt. Wichtig für eine effektive Neutralisierung der Stickoxide ist eine schnelle Umwandlung der AdBlue®-Lösung und eine gute Gleichverteilung des Reduktionsmittels am Katalysator.


Am Institut für Fahrzeugantriebe und Automobiltechnik der TU Wien wird seit mehr als fünf Jahren an der Entwicklung und Auslegung von SCR-Systemen geforscht. In Enger Kooperation mit Partnern aus der Automobilindustrie, konnte ein grundsätzliches Verständnis der komplizierten physikalischen und chemischen Prozesse gewonnen werden. Neben intensiven Untersuchungen am Motorenprüfstand, wird hierzu die dreidimensionale numerische Strömungssimulation (CFD) eigesetzt. Auf der Basis von Prüfstanderkenntnissen wurde ein Modell des Aufbereitungs- und Mischungsprozesses des Reduktionsmittels vor dem Katalysator entwickelt. Mit Hilfe dieser CFD-Methodik kann die Verteilung und Zersetzung des AdBlue®-Sprays und die Mischung des Ammoniakdampfes in der turbulenten Abgasströmung vorausberechnet werden. Ein Beispiel zeigt Abbildung 1. Diese zeigt neben Ergebnissen der Simulation auch deren gute Übereinstimmung mit Messdaten.


Auf Basis solcher vergleichsweise zeit-und kostengünstigen Berechnungen können Optimierungsvorschläge für das jeweils analysierte SCR-System aufgezeigt werden. Interessante Systemlösungen können dann am Prüfstand umgesetzt und überprüft werden. Durch diese enge Zusammenarbeit zwischen Motorenprüfstand und Simulation können sehr effizient optimale SCR-Systeme entwickelt werden, um die Reduktion von Stickoxiden zur Einhaltung zukünftiger Abgasnormen zu gewährleisten.

Kontakt:
Dipl.-Ing. Herbert Gerstl
Tel.: +43 1 58801 31525
Mail: herbert.gerstl[at]ifa.tuwien.ac.at

Veröffentlichungen


2016
H. Smith, V. Schimik, K. Gabel, and T. Lauer. "Evaluation and Prediction of Deposit Severity in SCR Systems". SAE International Journal of Engines, 9(3), 2016, doi:10.4271/2016-01-0970.

M. Zöchbauer, G. Hofer, C. Krenn, and T. Lauer. "CFD-Simulation and Validation of the Ammonia Homogenisation in SCR Systems". 9th International Exhaust Gas and Particulate Emissions Forum 23.-24.02.2016 in Ludwigsburg, Germany, 2016

2015
H. Smith, M. Zöchbauer, and T. Lauer. "Advanced Spray Impingement Modelling for an Improved Prediction Accuracy of the Ammonia Homogenisation in SCR Systems". SAE Technical Paper 2015-01-1054, 2015, doi:10.4271/2015-01-1054.

M. Zöchbauer, H. Smith, and T. Lauer. "Advanced SCR Flow Modeling with a Validated Large Eddy Simulation". SAE Technical Paper 2015-01-1046, 2015, doi:10.4271/2015-01-1046.

F. Ross, H. Smith, T. Lauer, and S. Herrmann. "Numerical Investigations of Deposit Formation in SCR Systems". Online webinar (invited), CD-adapco and Vienna University of Technology, 31.03.2015. 

2014
H. Smith, M. Mayer, S. Pierson, and T. Lauer. "Optical and Numerical Investigations on the Mechanisms of Deposit Formation in SCR Systems". International Journal of Fuels and Lubricants, 7(2):525-542, 2014, doi:10.4271/2014-01-1563.  

H. Smith, M. Mayer, S. Pierson, and T. Lauer. "Optical and Numerical Investigations on the Mechanisms of Deposit Formation in SCR Systems". SAE Technical Paper: 525-542, 2014, doi:10.4271/2014-01-1563.

2013
M. Zöchbauer, S. Fischer, T. Lauer, T. Siegmann-Hegerfeld and M. Harasek. "Validation of Turbulence Models for an Automotive SCR System with Laser Doppler Anemometry Measurements". SAE Technical Paper 2013-01-1579, 2013, doi:10.4271/2013-01-1579. 

2012
S. Fischer. "Simulation of the Urea-Water-Solution Preparation and Ammonia-Homogenization with a Validated CFD-Model for the Optimization of Automotive SCR-Systems". PhD thesis, Vienna University of Technology, 2012. Online: http://www.ub.tuwien.ac.at/diss/AC07814267.pdf

S. Fischer, H. Smith, T. Lauer, B. Geringer, G. Pessl and C. Krenn. "Impact of the Spray-Wall-Interaction-Model on the Prediction of the Ammonia Homogenization in Automotive SCR Systems." 33rd International Vienna Motor Symposium 26-27 April 2012, Fortschritt-Berichte VDI Reihe 12 Nr. 749, Volume 2: second day, 2012.